Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СУШЕНОЙ АЙВЫ

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к технологии переработки плодов, и может быть использовано для производства сушеной айвы.

Известен способ производства пищевого продукта из айвы [Пат. РФ 2500190, МПК A23L 1/212. Способ производства пищевого продукта из айвы [Текст] / О.И. Квасенков; заявитель и патентообладатель О.И. Квасенков. - №2012136324/10; заявл. 27.08.2012; опубл. 10.12.2013], включающий подготовку плодов айвы, резку их, конвективную сушку до промежуточной влажности, досушку в поле СВЧ до достижения содержания сухих веществ не менее 85%.

Недостатком известного способа являются: невысокое качество готовой продукции, длительность процесса сушки и высокие удельные энергозатраты.

Технической задачей изобретения является улучшение качества готового продукта и повышение тепловой эффективности процесса сушки за счет использования ступенчатого режима СВЧ-конвективной сушки айвы, снижение энергозатрат и снижение себестоимости на получение готового продукта, интенсификация процесса сушки.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства сушеной айвы, включающем инспекцию сырья, сортировку, мойку, резку сырья, СВЧ-конвективную сушку, новым является то, что сушку проводят при мощности СВЧ-нагрева 800 Вт и конвективном обдуве воздухом с температурой 293 K в три этапа: на первом этапе порезанная кубиками с размером 10×10×10 мм айва нагревается СВЧ-полем в течение 3 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с, на втором временном этапе кубики айвы нагреваются СВЧ-полем в течение 15 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с, на третьем временном этапе кубики айвы нагревают СВЧ-полем в течение 40 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,3 м/с.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового продукта за счет использования ступенчатых режимов комбинированной СВЧ-конвективной сушки айвы, повышении тепловой эффективности и интенсификации процесса сушки, в снижении энергозатрат на получение готового продукта.

На фиг. 1 приведены кинетические закономерности ступенчатого режима комбинированной СВЧ-конвективной сушки айвы: а(1) - кривая сушки и а(2) - кривая скорости сушки; б - температурная кривая; в - термограмма.

Свежая айва, поступающая в переработку, по своему качеству должна соответствовать техническим условиям ГОСТ 21715-76 и отвечать следующим требованиям:

по внешнему виду: отборные плоды, типичные для данного помологического сорта, однородной окраски, без повреждений вредителями и болезнями, без повреждений кожицы плода в местах прикрепления к плодовой ножке;

по зрелости - плоды однородные по степени зрелости, но не ниже съемной;

по размеру наибольшего поперечного диаметра, не менее - 70 мм.

Исходная айва должна быть свежей, здоровой, соответствующей окраски, с высоким содержанием пектина, органических кислот и сухих растворимых веществ.

Способ производства сушеной айвы осуществляют следующим образом.

Плоды айвы моют в вентиляторной моечной машине. Для более интенсивной мойки загрязненных плодов в моечной ванне машины создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха. Вымытые плоды из моечной ванны перемещаются наклонным конвейером, в верхней части которого они ополаскиваются водой из душевого устройства. При обработке сильно загрязненных плодов можно увеличить время их пребывания в зоне отмывки путем периодических остановок транспортера.

Затем мытая айва подвергается инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Одновременно с сортированием проводится инспекция сырья, при которой удаляют дефектные экземпляры (загнившие, поврежденные, битые, заплесневелые, сильно загрязненные), посторонние примеси и предметы.

Затем обработанную айву нарезают кубиками с линейными размерами 10×10×10 мм. Нарезанная айва кубиками, большими чем 10 мм, например 15 мм, значительно увеличивает продолжительность сушки и снижает производительность линии. Нарезанная айва кубиками, меньшими чем 10 мм, например 5 мм, приводит к сильной усушке, что испортит товарный вид продукта.

Затем нарезанные кубики айвы подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке. Причем нагрев кубиков айвы проводят при мощности СВЧ-нагрева 800 Вт и с одновременным конвективным обдувом воздухом с начальной температурой 293 K в три временных этапа.

Выбор мощности СВЧ-поля равной 800 Вт обусловлен тем, что если мощность СВЧ-поля будет больше 800 Вт, например 1000 Вт, то продукт будет подгорать. Если мощность поля будет меньше чем 800 Вт, например 600 Вт, то продолжительность сушки будет увеличена и снизится производительность линии.

Нарезанные кубики айвы обдувают воздухом с начальной температурой 293 K для удаления испаряемых из продукта водяных паров.

Выбор начальной температуры воздуха 293 К обусловлен тем, что забор воздуха осуществляется из производственных помещений, в которых поддерживается, как правило, именно эта температура.

Использование в качестве теплоносителя воздуха с начальной температурой более 293 K, например 303 K, вызовет необходимость установки калорифера для дополнительного нагрева воздуха, что может ухудшить качество готового продукта из-за его перегрева, повысить себестоимость выпускаемой продукции и увеличить объем капитальных вложений вследствие установки дополнительного калорифера.

Использование в качестве теплоносителя воздуха с начальной температурой менее 293 K, например 283 K, вызовет необходимость установки охладительных устройств для дополнительного охлаждения воздуха, что при СВЧ-сушке может вызвать ненужное чрезмерное охлаждение продукта и приведет к возрастанию энергозатрат и увеличению себестоимости выпускаемой продукции.

Сущность выбора ступенчатых режимов комбинированной СВЧ-конвективной сушки айвы заключается в разбиении процесса сушки на три различных по продолжительности этапа, на каждом из которых в зависимости от закона изменения текущей влажности айвы подбирается свой рациональный технологический режим сушки, т.е. температура нагрева кубиков айвы СВЧ-полем и их обдув со скоростью теплоносителя (воздушного потока с начальной температурой 293 K) принимали фиксированные значения, величины которых определялись экспериментально. При этом их выбор на каждом этапе необходимо осуществлять в соответствии с ограничениями, накладываемыми технологическими требованиями на качество готового продукта.

На первом временном этапе порезанные кубики айвы размерами 10×10×10 мм нагревают СВЧ-полем в течение 3 минут, при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с (фиг. 1). При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров, и влага смачивания. Основным параметром, влияющим на интенсивность влагоудаления в этот период, является скорость теплоносителя. Поэтому наиболее целесообразно в начальный момент сушки использовать сушку с высокой скоростью теплоносителя и невысокой температурой нагрева продукта. Этому требованию наиболее полно отвечает сушка на первом этапе.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 1,5 м/с, например 1 м/с, снизит эффективность удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, уменьшит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздухом со скоростью, большей чем 1,5 м/с, например 2 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев айвы, образованию корочки на поверхности айвы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность первого временного этапа (3 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности первого временного этапа, например 5 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев айвы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях айвы. Использование меньшей продолжительности первого временного этапа, например 1 мин, приведет к тому, что не вся физико-механическая влага будет удалена из айвы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готовой сушеной айвы.

На втором временном этапе предварительно подсушенные кубики айвы нагреваются СВЧ-полем при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с (фиг. 1). Продолжительность второго этапа составляет 15 минут. По мере удаления физико-механической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение. Поэтому на втором этапе сушку предпочтительнее вести при снижающейся скорости и повышающейся температуре теплоносителя. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 0,9 м/с, например 0,6 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,9 м/с, например 1 м/с, приведет к пересушиванию поверхности айвы и образованию корочки на поверхности айвы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность второго временного этапа (15 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности второго временного этапа, например 20 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев айвы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях айвы. Использование меньшей продолжительности второго временного этапа, например 10 мин, приведет к тому, что не вся осмотическая влага будет удалена из айвы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готового продукта.

На третьем временном этапе предварительно подсушенные кубики айвы нагревают СВЧ-полем мощностью 800 Вт при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,3 м/с (фиг. 1) в течение 40 минут. По мере удаления осмотической влаги скорость теплоносителя, как определяющий фактор интенсивности процесса, теряет свое значение, в связи с тем, что на интенсивность удаления полиадсорбционной влаги наибольшее влияние оказывает температура как фактор, определяющий интенсивность внутреннего влагопереноса.

Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, меньшей чем 0,3 м/с, например 0,2 м/с, не обеспечит полного удаления испаряемых водяных паров, а следовательно, снизит эффективность тепломассообмена процесса сушки. Обдув продукта воздушным потоком со скоростью, большей чем 0,3 м/с, например 0,5 м/с, приведет к пересушиванию поверхностных слоев айвы и образованию корочки на поверхности айвы, что затруднит удаление испаряемой влаги.

Продолжительность третьего временного этапа (40 мин) определена экспериментально в результате анализа полученных кривых сушки. Использование большей продолжительности третьего временного этапа, например 50 мин, приведет к пересушиванию поверхностных слоев айвы и затруднению удаления влаги, содержащейся в центральных слоях айвы. Использование меньшей продолжительности третьего временного этапа, например 35 мин, приведет к тому, что не вся полиадсорбционная влага будет удалена из айвы, что повлечет за собой увеличение продолжительности последующих временных этапов сушки и ухудшению качества готового продукта.

Влажность высушенного продукта составляет 23% согласно ГОСТ 28502-90. Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки подвод теплоносителя на трех этапах сушки продукта позволяет выбрать рациональные режимы сушки с учетом изменения влагосодержания продукта по ходу процесса сушки. В таблице приведен химический состав исходной айвы и высушенных кубиков айвы по предлагаемому трехступенчатому способу сушки.

Способ производства сушеной айвы поясняется следующим примером.

Айву моют в моечной машине. Затем мытую айву подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Далее айву нарезают кубиками размерами 10×10×10 мм. Затем нарезанные кубики айвы подвергают комбинированной СВЧ-конвективной сушке, нагрев айвы осуществляется СВЧ-полем, мощность которого составляет 800 Вт при одновременном обдуве воздухом с начальной температурой 293 K в три временных этапа.

На первом временном этапе порезанная кубиками айва нагревается СВЧ-полем в течение 3 минут при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 1,5 м/с в течение 3 минут. При этом удаляется физико-механическая влага, т.е. влага микро- и макрокапилляров, и влага смачивания.

На втором временном этапе предварительно подсушенные кубики айвы нагревают СВЧ-полем при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,9 м/с в течение 15 минут. При этом удаляется осмотическая (внутриклеточная) влага.

На третьем временном этапе кубики айвы нагревают СВЧ-полем при одновременном обдуве воздушным потоком со скоростью 0,3 м/с. Продолжительность третьего этапа составляет 40 минут. При этом из айвы удаляется поли- и моноадсорбционная влага.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что сушеная айва имеет высокое содержание ценных питательных термолабильных веществ. Это свидетельствует о правильности выбора мягких, щадящих температурно-гидродинамических режимов сушки. Такая обработка айвы позволяет повысить энергетическую эффективность процесса, сократить время сушки айвы и повысить его качество.

Таким образом, использование предложенного способа производства сушеной айвы позволяет:

- получать сушеную айву высокого качества с высоким содержанием ценных термолабильных веществ (витамины, моносахара, аминокислоты и др.);

- повысить тепловую эффективность процесса;

- снизить энерго- и трудозатраты на производство сушеной айвы вследствие использования ступенчатых режимов СВЧ-конвективной сушки;

- снизить себестоимость.